BR112015003178B1

BR112015003178B1 - Aço inoxidável martensítico, tubo de aço inoxidável martensítico para poço de petróleo, poço de gás ou oleoduto e método de produção do dito aço.

Info

Publication number: BR112015003178B1
Application number: BR112015003178-1A
Authority: BR
Inventors: Shuji Hashizume; Tomomi Taniguchi
Original assignee: Nkk Tubes
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2019-04-24
Also published as: JP6045256B2; US20150191809A1; EP2889390A1; EP2889390A4; US20180002791A1; BR112015003178A2; WO2014030392A1; EP2889390B1; JP2014043595A

Abstract

aço inoxidável martensítico, tubo de aço inoxidável martenístico para poço de petróleo, poço de gás ou oleoduto e método de produção do dito aço. é um objetivo da presente invenção fornecer um aço inoxidável de alta performance apresentando resistência a corrosão, mesmo sob um ambiente de corrosão muito severo a temperaturas iguais a ou maiores que 180°c, por exemplo, 220°c, enquanto man tém a resistência e a tenacidade pela melhoria da resistência à corrosão de um aço inoxidável martensítico convencional com alta resistência. a presente invenção fornece um aço inoxidável martensítico contendo, em % em massa, c: 0,005% a 0,05%, si: igual ou menor que 1,0%, mn: igual ou menor que 2,0%, cr: 16 a 18%, ni: 2,5 a 6,5%, mo: 1,5 a 3,5%, w: igual a ou menor que 3,5%, cu: igual a ou menor que 3,5%, v: 0,01 a 0,08%, al. sol.: 0,005% a 0,10%, n: igual a ou menor que 0,05%, e ta: 0,01 a 0,06%, e o saldo sendo fe com as inevitáveis impurezas. ,

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO, TUBO DE AÇO INOXIDÁVEL MARTENÍSTICO PARA POÇO DE PETRÓLEO, POÇO DE GÁS OU OLEODUTO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DO DITO AÇO.

Campo técnico [0001] A presente invenção refere-se a um aço inoxidável martensítico tendo alta resistência, alta tenacidade, e alta resistência à corrosão, particularmente refere-se a um aço inoxidável martensítico com uma alta resistência, alta tenacidade e alta resistência à corrosão, adequado para uso em um ambiente contendo um gás dióxido de carbono úmido, a alta temperatura, na perfuração e transporte de petróleo e gás natural, e a um método de produção do mesmo.

Técnica Antecedente [0002] Casos em que petróleo e gás natural, produzidos nos últimos anos, contêm uma grande quantidade de gás dióxido de carbono úmido têm aumentado, e um aço inoxidável martensítico, da série de aços inoxidáveis com 13% de Cr, foi usado em lugar de um aço carbono convencional como material de um tubo de aço ou similar usado para perfuração e transporte de tais petróleo e gás natural.

[0003] Entretanto, embora o aço inoxidável martensítico convencional seja excelente em resistência à corrosão contra um gás dióxido de carbono úmido (daqui em diante referido como resistência à corrosão) até 180°C, a resistência à corrosão não é suficient e a temperaturas acima de 180°C. Além disso, um tubo de aço ou similar, u sado na perfuração ou no transporte de petróleo ou gás natural, é colocado sob um ambiente de alta temperatura e alta pressão e, portanto, é também preferível que o tubo de aço tenha alta resistência bem como alta tenacidade.

[0004] Portanto, foi desejado um aço inoxidável que apresente resistência à corrosão a uma temperatura igual a ou maior que 180°C, por exemplo, 220°C, enquanto mantém a resistência e a tenacidade.

Petição 870190010383, de 31/01/2019, pág. 10/17

2/18 [0005] As Literaturas de Patente 1 a 7 descrevem tais aços inoxidáveis apresentando resistências à corrosão a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C. Um conceito básico dos aços inoxidáveis descritos nas literaturas é que a resistência á corrosão é mantida sob um ambiente de alta temperatura e gás dióxido de carbono úmido pelo aumento da quantidade de Cr.

[0006] As Literaturas de Patente 1 e 2 descrevem tubos de aço inoxidável de alta resistência para um poço de petróleo, tendo C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, Cu, V e N em composições específicas. A Literatura de Patente 1 produziu um aço inoxidável tendo uma resistência de até 792 MPa em um limite de escoamento, e investigou sua tenacidade, etc. Na Literatura de Patente 2, não é descoberta nenhuma descrição em relação à resistência, e apenas a tenacidade foi investigada. Uma investigação em relação a um aço inoxidável de maior resistência não foi executada em qualquer uma das Literaturas de Patente 1 e 2. [0007] Nas Literaturas de Patente 3 a 7, embora houvesse exemplos investigando aços de alta resistência que sejam equivalentes a ou maiores que aquelas das Literaturas de Patente 1 e 2, investigações em relação à sua tenacidade não foram executadas. Geralmente, um tubo de aço inoxidável é deteriorado em uma sua tenacidade tornando uma respectiva resistência maior. Portanto, parece que a tenacidade do aço inoxidável, descrito nas literaturas, não pode suportar completamente a perfuração ou o transporte de petróleo ou gás natural. Literaturas da técnica anterior

Literaturas de Patente [0008] Literatura de Patente 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa Não Examinada n° 2008-81793 [0009] Literatura de Patente 2: Publicação do Pedido de Patente

Japonesa Não Examinada n° 2010-209402 [0010] Literatura de Patente 3: Patente Japonesa n° 2814528

3/18

Literatura de Patente 4: Patente Japonesa n° 4577547 Literatura de Patente 5: Patente Japonesa n° 4761008 Literatura de Patente 6: Patente Japonesa n° 4911266 Literatura de Patente 7: WOP2009/119048 [0011] [0012] [0013] [0014]

Sumário da invenção

Problemas a serem resolvidos pela invenção [0015] Além disso, o ambiente encontrado por um tubo de aço, particularmente um tubo de poço de petróleo, tem sido mais e mais severo, e há a necessidade de um tipo de aço que tenha uma alta resistência igual a ou maior que 758 MPa, apresentando excelente resistência à corrosão contra um gás dióxido de carbono úmido a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C, e também sendo excelente em tenacidade. Então, é um objetivo da presente invenção fornecer um aço inoxidável de alta performance que apresente resistência à corrosão, mesmo sob um ambiente de corrosão severo a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C, por exemplo, 220°C enquanto mantém as suas resistência e tenacidade.

[0016] Aqui, a performance almejada é ajustada, do seguinte modo , em vista de uma performance necessária para um tubo de aço para perfuração e transporte de petróleo ou gás natural incluindo um gás dióxido de carbono. Além disso, como tubo de aço, embora o objetivo principal da presente invenção seja um tubo de poço de petróleo, também um tubo de aço para oleoduto para transporte para o qual uma performance semelhante é exigida, pode ser um objetivo.

[0017] resistência: igual a ou maior que 758 MPa e igual a ou menor que 965 MPa em um teste de estresse a 0,2% [0018] tenacidade: a energia absorvida em um teste Charpy completo a -20°C é igual a ou maior que 100 J.

[0019] resistência à corrosão: a taxa de corrosão é 0,5 mm/ano ou menos sob ambiente de uma solução aquosa a 20% NaCI, 220°C e 10

4/18 atmosferas de pressão de CO₂

Meios para resolver os problemas [0020] Os presentes inventores adquiriram os conhecimentos a seguir como resultado da execução de uma pesquisa intensa para resolver os problemas descritos acima.

[0021] Embora um aumento do teor de Cr e Mo, que são elementos formadores de ferrita, seja eficaz para aumentar a resistência à corrosão de um aço inoxidável martensítico, por outro lado o aumento desses elementos forma mais fase ferrita-δ, e a capacidade de trabalho a quente, assim como a resistência e a tenacidade do aço, podem ser deterioradas. Embora um amento de Ni, que é um elemento formador de austenita, seja eficaz para controlar a formação de fase ferrita-δ, a temperatura de têmpera na produção pode ser restrita. Então, de acordo com a presente invenção, Cr, Mo e Ni são trazidos em ótimas faixas descritas mais adiante, e assim a formação de ferrita-δ é contida.

[0022] Além disso, quando uma grande quantidade de elementos formadores de austenita está contida e a temperatura de têmpera é alta, há o caso em que uma pequena quantidade de austenita é precipitada, o que atrasa o aumento da resistência de um aço inoxidável e, portanto, também a formação da fase austenita precisa ser controlada. Particularmente, a tendência de acelerar a formação de austenita pelo aumento de Ni é forte, e a quantidade de Ni é restrita.

[0023] Geralmente, quando a resistência do aço é tornada maior, a sua tenacidade é deteriorada. Os presentes inventores descobriram um efeito sinérgico de que um aço inoxidável martensítico, contendo uma quantidade pertinente de V no aço inoxidável, e também contendo, simultaneamente, uma quantidade pertinente de Ta como componente indispensável é fácil de dispersar um precipitado de um carboneto fino em uma matriz de aço inoxidável após um tratamento térmi5/18 co, se comparado com o caso de adicionar-se individualmente V e Nb, e o aumento da resistência, enquanto se mantém a tenacidade, é facilitado. Também os presentes inventores descobriram que seu efeito é mais significativo pela adição também de Nb em adição ao V e ao Ta.

[0024] Com base no conhecimento descrito acima, os presentes inventores completaram um aço inoxidável martensítico novo tendo uma alta tenacidade e uma alta resistência e sendo excelente em resistência à corrosão sob um ambiente a uma temperatura igual a ou maior que 180°C e seu método de produção, cujo aço inoxidável martensítico não foi realizado no aço inoxidável martensítico convencional. O aço inoxidável martensítico foi alcançado fazendo-se o aço conter certas quantidades de V e Ta, ou V, Ta e Nb, ajustando-se uma condição de tratamento térmico em uma certa faixa para alcançar, estavelmente, uma resistência igual a ou maior que 758 MPa em uma faixa constante, e fazendo o carboneto precipitado dispersar, uniformemente, na matriz em consideração a uma restrição de uma estrutura metalográfica descrita acima.

[0025] Isto é, a presente invenção fornece um aço inoxidável martensítico tendo uma alta resistência de igual a ou maior que 758 MPa, que pode ser usado sob um ambiente de gás dióxido de carbono úmido a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C enquanto mantém uma tenacidade respectiva, pela melhoria da resistência à corrosão do aço inoxidável martensítico de alta resistência convencional pela limitação da composição da liga e da condição de produção em certas faixas.

[0026] Isto é, a presente invenção é como segue:

[0027] (1) Um aço inoxidável martensítico contendo, em % em massa, C: 0,005% a 0,05%, Si: igual a ou menor que 1,0%, Mn: igual a ou menor que 2,0%, Cr: 16 a 18%, Ni: 2,5 a 6,5%, Mo: 1,5 a 3,5%, W:

6/18 igual a ou menor que 3,5%, Cu: igual a ou menor que 3,5%, V: 0,01 a 0,08%, Sol. AI:0,005 a 0,10%, N: igual a ou menor que 0,05% e Ta: 0,01 a 0,06%, e o saldo sendo Fe com as inevitáveis impurezas.

[0028] (2) O aço inoxidável martensítico descrito no item (1) acima, também contendo, em % em massa, Nb: igual a ou menor que 0,1%. [0029] (3) O aço inoxidável martensítico descrito no item (1) ou (2) acima, no qual a sua prova de estresse a 0,2% é igual a ou maior que 758 MPa e igual a ou menor que 965 MPa, a sua energia absorvida em um teste completo Charpy a -20°C é igual a ou maior que 100 J, e uma taxa de corrosão respectiva sob um ambiente de uma solução aquosa de NaCl a 20%, 220°C, e 10 atmosferas de pressão de CO₂ é igual a ou menor que 0,5 mm/ano.

[0030] (4) Um tubo de aço inoxidável martensítico para um poço de petróleo, um poço de gás, ou um oleoduto compreendendo o aço inoxidável martensítico descrito em qualquer um dos itens (1) a (3) acima.

[0031] (5) Um método de produção de um aço inoxidável martensítico incluindo as etapas de:

[0032] submeter o aço inoxidável martensítico, tendo a composição conforme descrita nos itens (1) ou (2) acima, ao trabalho a quente, [0033] posteriormente, formar austenita no aço inoxidável a uma temperatura igual a ou maior que 800°C e igual a ou menor que 980°C e, sucessivamente, temperando e resfriando rapidamente o aço a uma temperatura de igual a ou menor que 100°C, [0034] seguido de temperar o aço a uma temperatura igual a ou maior que 500°C e igual a ou menor que 700°C.

Efeitos da invenção [0035] De acordo com a presente invenção, um aço inoxidável martensítico com alta resistência, alta tenacidade, e alta resistência à

7/18 corrosão, que seja excelente em tenacidade, e no qual a resistência à corrosão é boa contra a corrosão pelo gás dióxido de carbono sob um ambiente a uma temperatura igual a ou maior que 180°C, pode ser obtido especificando-se uma composição de liga e uma condição de produção.

Descrição das modalidades [0036] Será dada uma descrição da razão de adição de elementos de ligação em um aço inoxidável martensítico da presente invenção, a [0037] razão de limitar suas quantidades, e a razão para limitar as condições de produção conforme a seguir. Incidentalmente, o teor de cada elemento de ligação no aço é um valor baseado na massa na qual o total do aço é 100%, a menos que especificado diferentemente. [0038] (1) Faixa da composição dos teores [0039] C: 0,005 a 0,05% [0040] C é um forte elemento formador de austenita, e um elemento que é indispensável também para alcançar uma alta resistência em um aço inoxidável. Entretanto, quando a têmpera é executada na produção do aço, C é ligado ao Cr e é precipitado como seu carboneto, o que deteriora a resistência à corrosão e a tenacidade do aço. Quando o teor de C é menor que 0,005%, uma resistência suficiente não é alcançada, e quando o teor de C excede 0,05%, a deterioração se torna significativa, e portanto o teor é ajustado para 0,005% a 0,05%.

[0041] Si: igual a ou menor que 1,0% [0042] Embora Si seja um elemento que é necessário como desoxidante, Si é também um forte elemento formador de ferrita. No aço inoxidável martensítico da presente invenção, é necessário controlar a ferrita para alcançar uma alta resistência e uma alta tenacidade. Quando Si está incluído no aço inoxidável em uma quantidade excedendo 1,0%, é difícil controlar a ferrita, e, portanto, o limite superior do teor de Si é ajustado em 1,0%, preferivelmente 0,5%, e mais preferi8/18 velmente 0,3%.

[0043] Mn: igual a ou menor que 2,0% [0044] Mn é eficaz como desoxidante e como agente de dessulfuração. Entretanto, o Mn reduz a resistência à corrosão do aço inoxidável, e portanto o limite superior do seu teor é ajustado em 2,0%, preferivelmente 0,5%, mais preferivelmente 0,3%.

[0045] Cr: 16 a 18% [0046] Cr é um elemento básico que constitui o aço inoxidável martensítico, e é um elemento importante que manifesta a resistência à corrosão. Em um caso em que a resistência à corrosão é levada em consideração sob um ambiente severo a temperaturas iguais ou maiores que 180°C, quando seu teor é menor que 16%, uma resistência à corrosão suficiente não é alcançada, quando o teor excede 18%, seu efeito é saturado, e surge um problema tendo em vista a economia, e, portanto, o teor é ajustado para 16 a 18%.

[0047] Ni: 2,5 a 6,5% [0048] Ni é um elemento que aumenta a resistência à corrosão de um aço inoxidável e é extremamente eficaz para estabilizar a austenita. Entretanto, quando o seu teor é menor que 2,5%, seu efeito não é suficientemente alcançado e, por outro lado, quando o teor é aumentado, a temperatura de transformação (ponto Ac-t) da martensita é diminuído, restringindo a temperatura de têmpera na produção do aço inoxidável martensítico da presente invenção. Além, disso, quando o teor de Ni é aumentado, há o caso em que a austenita é precipitada, o que atrasa o aumento da resistência do aço inoxidável. Então, o teor de Ni é ajustado para 2,5 a 6,5%, [0049] Mo: 1,5 a 3,5% [0050] Mo é um elemento que é, particularmente, eficaz para aumentar a resistência à corrosão do aço inoxidável. Entretanto, quando o seu teor é menor que 1,5%, seu efeito não é apresentado, e quando

9/18 o teor excede 3,5%, é difícil controlar a ferrita, e, portanto, o teor é ajustado para 1,5 a 3,5%.

[0051] W, Cu: igual a ou menor que 3,5% [0052] Todos esses são elementos eficazes para aumentar a resistência e a resistência à corrosão do aço inoxidável. Em caso de adição de W e/ou Cu, quando cada quantidade excede 3,5%, a capacidade de trabalho a quente do aço é deteriorada, e, portanto, seu limite superior é ajustado para 3,5%.

[0053] V: 0,01 a 0,08% [0054] V é um forte elemento formador de carbonetos e contribui para aumentar a resistência do aço ao fazer fino o grão de cristal de carboneto pela precipitação uniforme do carboneto fino no grão da matriz do aço inoxidável e evitar que o carboneto fino seja precipitado , preferencialmente, na borda do grão. O carboneto é precipitado finamente e uniformemente dessa forma, e portanto um aumento na resistência é alcançado sem diminuir a tenacidade do aço. Quando o teor de V é menor que 0,01%, o efeito de aumentar a resistência não é apresentado; quando o teor excede 0,08%, o efeito é saturado, e portanto o teor é ajustado para 0,01 a 0,08%, preferivelmente 0,02 a 0,04%.

[0055] Al sol.: 0,005 a 0,10% [0056] Al solúvel em ácido (Al sol.) é adicionado para desoxidar o aço inoxidável em uma etapa de refino e para aumentar a tenacidade do aço por tornar fino o grão γ através da precipitação de AIN. Quando o seu teor é menor que 0,005%, o efeito de aumentar a tenacidade não é alcançado; ao contrário, quando o teor excede 0,10%, a tenacidade pode ser reduzida, e, portanto, o teor é ajustado para 0,005 a 0,10%.

[0057] N: igual a ou menor que 0,05% [0058] N é um elemento que é prejudicial em aumentar a resistên10/18 cia à corrosão do aço inoxidável, e é também um elemento formador de austenita. Quando N está contido em uma quantidade excedendo 0,05%, N é precipitado como um nitreto na têmpera quando o aço inoxidável martensítico da presente invenção é produzido, e a resistência à corrosão e a tenacidade do aço são deterioradas, e portanto o limite superior do teor de N é ajustado para 0,05%, preferivelmente 0,02%. [0059] Ta: 0,01 a 0,06% [0060] Ta é um forte elemento formador de carbonetos e contribui para aumentar a resistência do aço por precipitar, uniformemente, um carboneto fino de Ta no grão da matriz do aço inoxidável. O carboneto fino é precipitado uniformemente, e, portanto, um aumento na resistência pode ser alcançado sem reduzir a tenacidade do aço. Além, disso, adicionando-se uma certa quantidade de Ta juntamente com V descrito acima, podem ser alcançadas uma maior resistência e tenacidade que no caso de adição de um ou outro entre Ta e V. Quando o teor de Ta é menor que 0,01% o efeito de aumentar a resistência não é apresentado; quando o teor excede 0,06% o efeito é geralmente saturado, e a adição também não é preferível em vista do custo. Portanto, o teor é ajustado em 0,01 a 0,06% [0061] Nb: igual a ou menor que 0,1% [0062] De acordo com a presente invenção, Nb pode ser incluído diferente dos componentes básicos descritos acima. Nb é um forte elemento formador de carbonetos e aumenta a resistência do aço inoxidável por tornar fino o grão de cristal através da precipitação de carboneto fino de Nb. Quando o seu teor excede 0,1%, seu efeito é saturado, e portanto seu teor é ajustado para igual a ou menor que 0,1%, preferivelmente, igual a ou menor que 0,05%.

Saldo [0063] Além disso, no aço inoxidável martensítico da presente invenção, o saldo diferente dos componentes explicados acima consiste

11/18 de Fe e as inevitáveis impurezas. Entre as inevitáveis impurezas representadas por P, S e O, quando a quantidade de P é igual a ou menor que 0,04% e a de S é igual a ou menor que 0,01%, nenhum obstáculo é configurado na produção de um tubo de aço sem costura ou um tubo de aço soldado por resistência elétrica com uma chapa de aço laminada a quente como seu material, que é considerado para configurar a presente invenção. Entretanto, todas as impurezas são elementos que deterioram a capacidade de trabalho a quente do aço, e quanto menores os teores, mais preferíveis são. Além disso, em relação às impurezas inevitáveis de O e similares, quanto menor o teor, mais preferível ele é.

Propriedades do aço inoxidável martensítico [0064] Um aço inoxidável martensítico de 758 MPa ou mais, que pode ser usado em um ambiente de gás dióxido de carbono úmido a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C enquanto mantém a tenacidade, pode ser obtido melhorando-se a resistência à corrosão do aço inoxidável martensítico de alta resistência convencional pelo ajuste do aço inoxidável, usado na presente invenção, para ter a faixa de composição de componentes descrita acima.

[0065] Especificamente, uma prova de estresse a 0,2% do aço inoxidável martensítico da presente invenção é igual a ou maior que 758 MPa e igual a ou menor que 965 MPa, a sua energia absorvida em um teste completo Charpy a -20°C é igual a ou maior que 100 J, preferivelmente igual a ou maior que 200 J, a sua taxa de corrosão sob um ambiente de solução aquosa de NaCl a 20%, 220°C, e 10 atmosferas de pressão de CO₂ é igual a ou menor que 0,5 mm/ano, preferivelmente igual a ou menor que 0,3 mm/ano. Incidentalmente, quando a prova de estresse a 0,2% excede 965 MPa, em um caso em que uma pequena quantidade de hidrogênio está incluída no aço inoxidável pela corrosão ou similar, uma fratura é passível de ser ocasionada no

12/18 aço.

[0066] De acordo com a presente invenção, uma resistência pertinente, uma alta tenacidade, e uma alta resistência à corrosão, que possa suportar o uso em um ambiente severo, são alcançadas executando-se as condições de produção prescritas com a composição do aço inoxidável como a composição metálica descrita acima.

[0067] (2) etapas de produção do aço inoxidável martensítico [0068] O aço inoxidável martensítico da presente invenção pode ser produzido pelo método de produção a seguir.

[0069] O aço inoxidável martensítico com composição de componentes ajustada para a faixa descrita acima é fundido por um conversor ou um forno elétrico e é transformado em um bloco, uma placa ou uma barra por um método de lingotamento convencional seguido de laminação de bloco ou laminação de placa ou por um método de lingotamento contínuo. O bioco, placa, ou barra é submetido ao trabalho a quente, e é fornecido com uma forma prescrita de um tubo de aço sem costura ou uma chapa de aço, conforme necessário (no aço inoxidável martensítico sob esse estado, a resistência, a tenacidade, etc, visados pela presente invenção, não são alcançados). O aço trabalhado a quente é aquecido a uma temperatura igual a ou maior que 800°C, e igual a ou menor que 980°C para formar austenita, sucessivamente temperado e resfriado até uma temperatura igual a ou menor que 100°C, e sucessivamente temperado a uma temperatura igual a ou maior que 500°C e igual a ou menor que 700°C. Será dada uma descrição de temperaturas de aquecimento nas operações de têmpera e resfriamento como segue.

[0070] a. temperatura de aquecimento: igual a ou maior que 800°C e igual a ou menor que 980°C [0071] Quando a temperatura de aquecimento é menor que 800°C, a austenita não é formada no aço inoxidável, o efeito da têmpera não é

13/18 alcançado, e, portanto, o limite inferior da temperatura de aquecimento é ajustado em 800°C. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento excede 980°C, o grão de cristal é embrutecido para deteriorar a tenacidade, e, portanto, o limite superior da temperatura de aquecimento é ajustado para 980°C.

[0072] b. temperatura de têmpera: igual a ou maior que 500°C e igual a ou menor que 700°C [0073] O tratamento de têmpera é, geralmente, um tratamento que é executado para fornecer a tenacidade ao aço. De acordo com a presente invenção, em adição ao fornecimento da tenacidade, esta é uma etapa indispensável para aumentar a resistência de um aço inoxidável por dispensar uniformemente e precipitar carbonetos finos de V e Ta. Entretanto, quando a temperatura de têmpera excede 700°C, uma prova de estresse a 0,2% de igual a ou maior que 758 MPa não é alcançada, e, portanto, o limite superior as temperatura de têmpera é ajustado em 700°C. Além disso, quando a temperatura de têmpera é menor que 500°C, a precipitação de carbonetos não é suficiente, a prova de estresse a 0,2% almejada e a tenacidade almejada não são alcançadas, e portanto o limite inferior da temperatura de têmpera é ajustado em 700°C. Também quando a temperatura de têmpera é menor que 500°C, a precipitação do carboneto não é suficiente, a prova de estresse a 0,2% visada e a tenacidade almejada não são alcançadas, e portanto o limite inferior da temperatura de têmpera é ajustado em 500°C.

Exemplos [0074] Será dada uma descrição de configurações específicas da presente invenção do seguinte modo. Os presentes inventores produziram aços inoxidáveis martensíticos fundindo os aços inventados N1 a N8 e os aços comparativos C1 a C5 tendo as composições químicas mostradas na Tabela 1, descrita abaixo, como aços de teste (aços ino14/18 xidáveis martensíticos), produzindo chapas de aço tendo uma espessura de 12 mm por laminação a quente, posteriormente executando tratamentos térmicos (tratamentos de têmpera e resfriamento) mostrados na Tabela 2 descrita abaixo. Incidentalmente, as chapas de aço foram resfriadas até a temperatura ambiente com água após o tratamento térmico de resfriamento rápido, posteriormente submetidas a um tratamento térmico de têmpera.

[0075] Testes de propriedades mecânicas (resistência e tenacidade), e a resistência à corrosão foram executados sob as condições a seguirem relação aos aços inoxidáveis martensíticos. Incidentalmente, os aços comparativos C1 a C5 são aços que não incluem Ta. Além disso, o aço comparativo C2 é um aço no qual o teor de V não alcança o limite inferior da presente invenção, o aço comparativo C3 é um aço no qual os teores de Cr e Mo não alcançam os limites inferiores da presente invenção, e o aço comparativo C4 é um aço no qual o teor de Ta excede o valor limite superior da presente invenção.

[0076] resistência: uma prova de estresse a 0,2% à temperatura comum [0077] tenacidade: energia absorvida (J) em um teste completo Charpy a -20°C [0078] resistência à corrosão: uma taxa de corrosão acima de 2 semanas sob um ambiente de uma solução aquosa de NaCl a 20%, 220°C, 10 atmosferas de pressão de CO₂.

[0079] A Tabela 3 descrita abaixo mostra um resultado do teste das propriedades mecânicas e da resistência à corrosão.

15/18

Tabela 1 - composição química (% em massa) dos aços de teste

Referência I

Aço da in- venção

Aço da Comp.

Q. E o O >

i Ta I

10 o o'

CD O o

CO O o’

xr co o o

co CO o d

M CO O o’

co o o'

o co o o'

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CO CO O o’

M CO o o’

co co o d

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CO CM O d

LO CO O o

CO CO ο d

co o o o'

0,033

CM CO o d

co co o ó

Al sol.

o o’

0,038

0,035

CM O o’

0,025

ι 0,024

γ- ιο o o'

0,039

0,038

r— co o o

0,033

0,032

0,035

CM o o

0,012

0,015

0,014

0,016

LO O cd

0,013

0,012

0,014

0,015

0,012

ã

o o ó

o o d

o o o

cn xr o

co cn o

CO o co

o o o

ο ο ο'

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16/18

Tabela 2

Tabela 2 - Condição de tratamento térmico (°C) dos aços de teste

Aço n°	Resfriamento rápido	Têmpera	Referência
N1	920	600	Aço da Invenção
N2A	940	600	Aço da Invenção
N2B	930	575	Aço da Invenção
N3	920	575	Aço da Invenção
N4	910	590	Aço da Invenção
N5	920	600	Aço da Invenção
N6A	920	600	Aço da Invenção
N6B	930	575	Aço da Invenção
N7	900	600	Aço da Invenção
N8	920	580	Aço da Invenção
C1	920	600	Aço da Comp.
C2	920	585	Aço da Comp.
C3	910	580	Aço da Comp.
C4	900	555	Aço da Comp.
C5	900	560	Aço da Comp.

Tabela 3

Tabela 3 - Resultados dos testes

Aço n°	Teste de estresse a 0,2% MPa	Energia absorvida J a -20°C	Resistência à corrosão (taxa de corrosão) mm/ano	Avaliação geral	Referência
N1	827	275	0,12	bom	Aço da invenção
N2A	869	272	0,06	bom	Aço da invenção
N2B	902	268	0,09	bom	Aço da invenção
N3	762	276	0,47	bom	Aço da invenção
N4	773	123	0,05	bom	Aço da invenção
N5	780	182	0,15	bom	Aço da invenção
N6A	778	109	0,22	bom	Aço da invenção
N6B	798	105	0,21	bom	Aço da invenção
N7	949	210	0,02	bom	Aço da invenção
N8	820	255	0,11	bom	Aço da invenção
C1	710	288	0,53	ruim	Aço . comp.
C2	638	98	0,55	ruim	Aço comp.
C3	775	279	0,82	ruim	Aço comp.

17/18

Aço n°	Teste de estresse a 0,2% MPa	Energia absorvida J a -20°C	Resistência à corrosão (taxa de corrosão) mm/ano	Avaliação geral	Referência
C4	974	170	0,45	ruim	Aço comp.
C5	998	133	0,42	ruim	Aço comp.

* Em relação à resistência à corrosão, a taxa de corrosão por ano foi calculada a partir de uma taxa de corrosão de duas semanas.

[0080] Em relação a todos os aços da invenção de Ν1, N2A, N2B, N3, N4, N5, N6A, N6B, N7 e N8, o teste de estresse a 0,2% e a energia absorvida no teste completo Charpy caíram nas faixas almejadas. Também a resistência à corrosão alcançou o valor alvo.

[0081] Por outro lado, nos exemplos comparativos, C1 e C5 são aços que não incluem Ta, C2 é um aço no qual o teor de V não alcança o limite inferior da presente invenção, C3 é um aço no qual os teores de Cr e Mo não alcançam os limites inferiores da presente invenção, e C4 é um aço no qual o teor de Ta excede o valor limite superior da presente invenção.

[0082] Isto é, qualquer um dos componentes é desviado das faixas da presente invenção, e portanto, quanto aos seus resultados, o teste de estresse a 0,2%, a tenacidade ou a resistência à corrosão almejados não são alcançados. Particularmente, no aço C2, mesmo quando a têmpera foi executada a uma temperatura de menos de 600°C, a resistência da classe de 758 MPa não pode ser alcançada, e também sobre a tenacidade e a resistência à corrosão, valores-alvo não podem ser alcançados. Do exposto acima, pela adição composta de V + Ta, uma melhoria das propriedades que não podiam ser alcançadas pela adição simples de V ou Ta foi alcançada e o efeito sinérgico pela adição composta foi reconhecido.

Aplicabilidade industrial [0083] O aço inoxidável martensítico da presente invenção tem a resistência ã corrosão, mantém a tenacidade apesar da alta resistência igual a ou maior que 758 MPa, pode ser usado no ambiente de gás

18/18 dióxido de carbono úmido a temperaturas iguais a ou maiores que 180°C, e pode preferivelmente ser aplicado como tubo de aço para perfuração ou transporte de petróleo ou gás natural incluindo o gás dióxido de carbono (tubo de aço inoxidável martensítico para um poço de petróleo ou um poço de gás ou um oleoduto).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aço inoxidável martensítico caracterizado por consistir em, % em massa, C: 0,005% a 0,05%, Si: igual ou menor que 1,0%, Mn: igual ou menor que 2,0%, Cr: 16 a 18%, Ni: 2,5 a 6,5%, Mo: 1,5 a 3,5%, W: igual a ou menor que 3,5%, Cu: igual a ou menor que 3,5%, V: 0,01 a 0,08%, Al. sol.: 0,005% a 0,10%, N: igual a ou menor que 0,05%, e Ta: 0,01 a 0,06%, e o saldo sendo Fe com as inevitáveis impurezas.
2. Aço inoxidável martensítico caracterizado por consistir em, % em massa, C: 0,005% a 0,05%, Si: igual a ou menor que 1,0%, Mn: igual a ou menor que 2,0%, Cr: 16 a 18%, Ni: 2,5 a 6,5%, Mo: 1,5 a 3,5%, W: igual a ou menor que 3,5%, Cu: igual a ou menor que 3,5%, V: 0,01 a 0,08%, Sol. Al: 0,005 a 0,10%, N: igual a ou menor que 0,05% e Ta: 0,01 a 0,06% e Nb: igual a ou menor que 0,1%, e o saldo sendo Fe com as inevitáveis impurezas.
3. Aço inoxidável martensítico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um teste de estresse do mesmo a 0,2% é igual a ou maior que 758 MPa e igual a ou menor que 965 MPa, a energia absorvida do mesmo em um teste completo Charpy a 20°C é igual a ou maior que 100 J, e uma taxa de co rrosão respectiva sob um ambiente de uma solução aquosa de NaCl a 20%, 220°C, 10 atmosferas de pressão de CO2, é igual a ou menor que 0,5 mm/ano.
4. Tubo de aço inoxidável martensítico para poço de petróleo, poço de gás, ou oleoduto caracterizado por consistir em aço inoxidável martensítico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
5. Método de produção de um aço inoxidável martensítico caracterizado por consistir nas etapas de:

submeter o aço inoxidável martensítico tendo a composição como definido na reivindicação 1 ou 2, ao trabalho a quente,

Petição 870190010383, de 31/01/2019, pág. 11/17

2/2 posteriormente formando austenita no aço a uma temperatura igual a ou maior que 8ÜÜ°C e igual a ou menor que 98Ü°C e, sucessivamente, temperando e resfriando o aço a uma temperatura igual a ou menor que 1ÜÜ°C, seguido de temperar o aço a uma temperatura igual a ou maior que 5ÜÜ°C e igual a ou menor que 7ÜÜ°C.